Korrosionsvorgänge laufen oft völlig unbemerkt innerhalb von Heizungsanlagen ab.

Sie kommen erst dann ans Licht, wenn es zu Leistungseinbußen, Leckagen oder Ausfällen kommt. Verantwortlich dafür sind vor allem das Eindringen von Sauerstoff in die Anlage, aber auch Wasserinhaltsstoffe und/oder Ergänzungswassermengen. Prinzipiell verrichten hartgelötete Edelstahl-Plattenwärmeübertrager über viele Jahre hinweg störungsfrei ihren Dienst. Doch trotz umfassender Qualitätssicherungsmaßnahmen bei der Herstellung können Störungen des Wärmeübertragers auftreten, die der Kunde reklamiert. Dann beginnt die Ursachenforschung, die bei der im nordthüringischen Heldrungen beheimateten VAU Thermotech GmbH & Co. KG anhand des durch das Qualitätsmanagementsystem ISO 9001:2015 festgelegten Vorgehens durchgeführt wird.

Hartgelötete Edelstahl-Plattenwärmeübertrager bestehen aus einer durch die benötigte Leistung bestimmte Menge an ineinandergelegten Edelstahlplatten (1.4404). Diese werden vollautomatisch aus einem Edelstahl-Coil herausgestanzt, geprägt und zu einem Plattenpaket gestapelt. Dabei wird jede zweite Platte um 180° gedreht, sodass zwei voneinander getrennte Kreisläufe (als primär und sekundär bezeichnet) entstehen, durch die die Medien berührungslos geführt werden.

Abschließend wird das Paket im Hochvakuumofen mit Kupfer wasserdicht und druckfest verlötet. Für die Korrosionsneigung von Edelstahl und Kupfer sind Qualität und Inhaltsstoffe der Medien (vgl. Tab. 1), mit denen der Plattenwärmeübertrager in Berührung kommt, entscheidend. Zum anderen sind in Mischinstallationen viele andere Komponenten (Heizkessel, Ventile, Rohrleitungen etc.) verbaut, deren stoffliche Eigenschaften ebenso berücksichtigt werden müssen.

Die Herausforderung besteht darin, dass das Füllwasser so konditioniert ist, dass Anlagenausfälle unterbleiben. Orientierung bietet dafür die Richtlinie VDI 2035 („Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen – Steinbildung und wasserseitige Korrosion“). Blatt 1 beschreibt Ursachen und Folgen der Steinbildung sowie der wasserseitigen Korrosion in Heizungsanlagen und gibt entsprechende Handlungsempfehlungen.

Mit Augenmaß enthärten

Da Heizungsanlagen immer leistungsfähiger und kompakter werden, wird auch die Bauform der Wärmeübertrager kleiner und die medienführenden Kanäle werden enger. Gelangt nun mit Erdalkali- und Hydrogencarbonationen reichlich gesättigtes Heizungswasser auf die heißen Edelstahlplatten des Wärmeübertragers, fällt Kalk aus. Dieser lagert sich als Belag auf den Platten ab und setzt die feinen Kanäle zu. Die Folgen: Druckverluste, schlechterer Wärmeübergang, erhöhter Energieverbrauch und sinkende Leistung. Aufgrund der verengten Querschnitte überhitzen die Kanäle, wodurch Spannungsrisse im Edelstahl entstehen, die zu Undichtigkeiten führen.

Um Kalkausfällungen zu vermeiden, soll der VDI 2035 zufolge das Wasser enthärtet werden. Ein gängiges Verfahren besteht darin, Calcium- und Magnesium-Ionen durch Natrium-Ionen auszutauschen. Doch dadurch wird vermehrt Kohlensäure frei, die das weiche Wasser aggressiv gegen Metall werden lässt. Da Härtebildner fehlen, fehlen auch Phosphate und Silikate, die sonst eine Schutzschicht auf den Metalloberflächen bilden. Eine vollständige Enthärtung auf 0 °dH ist daher weder zielführend noch notwendig. Kupfergelötete Plattenwärmeübertrager arbeiten am besten bei einer Wasserhärte zwischen 6 und 15 °dH.

Im Zweifel für elektrische Leitfähigkeit

Neben der Enthärtung sieht die VDI 2035 eine Entsalzung des Wassers vor, da die Korrosionsgeschwindigkeit mit abnehmendem Salzgehalt des Wassers sinkt und Heizungsanlagen länger in Betrieb bleiben. Da salzarmem Wasser jedoch alle oder die meisten Mineralien entzogen wurden, ist es bestrebt, sich mit diesen zu sättigen und entzieht sie der Umgebung. Betroffen sind davon vor allem Nichteisenmetalle (Kupfer) sowie andere unedle Materialien (Normalstahl, Aluminium, einfache Edelstähle).

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